[发明专利]风速风向预测方法及风力发电机组的偏航控制方法

说明书

一种风速风向预测方法，其包括：获取待分析地区的历史风速数据和历史风向数据；根据历史风速数据和历史风向数据对风矢量进行分解，得到的历史风矢量横坐标数据和历史风矢量纵坐标数据；利用ARMA模型来根据历史风矢量横坐标数据和历史风矢量纵坐标数据确定下一时刻的风矢量横坐标数据和风矢量纵坐标数据；根据下一时刻的风矢量横坐标数据和风矢量纵坐标数据分别确定下一时刻的风速数据和风向数据。与现有将风速和风向作为完全独立的参数来分别单独进行预测的方法不同，本方法将风速和风向视为一个矢量，其不仅能够同时对风速和风向进行预测，还能够提高风速以及风向预测结果的准确性以及精度。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体地说，涉及一种风速风向预测方法及风力发电机组的偏航控制方法。

背景技术

当前，随着传统化石燃料的消耗殆尽和对能源需求的日益增大，人们越来越注重可再生的绿色清洁能源的开发和利用。风力发电作为绿色可再生能源的发电方式之一，受到各国工业和学术界的重视，风力发电技术日臻成熟，在可再生能源中成本相对较低，因此有着广阔的发展前景。

偏航调节器是风力发电机组的对风调节装置，它使得风机的风轮轴线始终与风向一致，而调解器的控制精度对风力发电机组的发电性能具有显著的影响。现代大型风力发电机组是在偏航误差存在的前提下运行的。

一方面，偏航误差的存在将导致风能获取量的降低，根据相关资料显示，偏航误差引起的年平均能量损失为2.7％，而当偏航误差为20°时，年损失量可达11％。另一方面，偏航误差的存在还会引起部件载荷的增加，这将导致偏航不稳从而引起发电机组震荡造成停机。

随着现代风机叶片的逐渐增大，偏航调节器所带来的影响也逐渐凸显。相关资料显示偏航系统引起的故障率占12.5％，而由偏航故障所引起的故障停机时间占13.3％。因此，有必要对大型风力发电机组的主动偏航的控制装置和控制策略进行深入研究。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种风速风向预测方法，所述方法包括：

步骤一、获取待分析地区的历史风速数据和历史风向数据；

步骤二、根据所述历史风速数据和历史风向数据对风矢量进行分解，得到的历史风矢量横坐标数据和历史风矢量纵坐标数据；

步骤三、利用ARMA模型来根据所述历史风矢量横坐标数据和历史风矢量纵坐标数据确定下一时刻的风矢量横坐标数据和风矢量纵坐标数据；

步骤四、根据下一时刻的风矢量横坐标数据和风矢量纵坐标数据分别确定下一时刻的风速数据和风向数据。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤二中，根据如下表达式对风矢量进行分解：

其中，和分别表示t时刻的风矢量横坐标数据和风矢量纵坐标数据，表示风速数据，表示t时刻的风向数据。

根据本发明的一个实施例，所述步骤三包括：

步骤a、对所述历史风矢量横坐标数据进行去趋势化处理，得到去趋势化风矢量横坐标数据；

步骤b、根据所述去趋势化风矢量横坐标数据的自相关函数和偏自相关函数，确定拖尾截尾模式；

步骤c、基于所述拖尾截尾模式，利用预设准则对所述ARMA模型进行定阶，确定自动回归阶数、滑动平均数阶数和差分阶数；

步骤d、基于所述ARMA模型，利用所述自动回归阶数、滑动平均数阶数和差分阶数根据所述去趋势化风矢量横坐标数据计算下一时刻的风矢量横坐标数据。